TIMBRE

Este, talvez seja o mais importante elemento sonoro e também o mais desrespeitado no dia-a-dia das pessoas que vivem do Áudio e da música.

A grosso modo, podemos dizer que o TIMBRE é o formato da onda. Ele define com exatidão quais as propriedades da onda sonora gerada, por uma fonte qualquer. Por exemplo, quando alguma empresa manda alguma correspondência oficial ou do tipo mala-direta, geralmente se utiliza do papel TIMBRADO para fazê-lo. Nesta folha deve haver o logotipo da empresa e ainda informações complementares, de tal forma que qualquer pessoa, que leia, possa identificar com facilidade e exatidão qual a empresa responsável pelo projeto.

Da mesma forma, o TIMBRE, faz com que o ouvinte possa identificar com exatidão qual fonte sonora origina aquele determinado som. Entretanto, no áudio isto é um pouco mais complexo pois depende do repertório do ouvinte. Para a maioria de nós é fácil identificar o som de um violão uma vez que, praticamente todos já ouvimos seu som antes. Mas para quem nunca ouviu um som de violão é praticamente impossível reconhecê-lo.

Também podemos dizer que o TIMBRE, dá a coloração aos sons. É como se o TIMBRE estampasse o logotipo da fonte sonora. Por exemplo: uma mesma nota tocada com a mesma intensidade num violão e depois num piano, soará diferente.

Portanto; o timbre resulta da soma de vários parâmetros. São eles:

1-     Onda fundamental

2-     Número de harmônicos

3-     Distribuição dos harmônicos

4-     Intensidade relativa de cada harmônico

5-     Inarmônico das parciais

6-     Intensidade total das partes somadas à onda fundamental.

No Gráfico abaixo mostramos uma das possíveis relações de intensidade na composição de um timbre:

Conceitos Básicos

Representação gráfica da função seno (senóide) que, em acústica, também pode representar a onda sonora, através da variação da pressão em função do tempo.

Definições

Ciclo: é o movimento completo da onda sem que haja repetições.

Período: é o tempo gasto para se completar um ciclo.

Freqüência: é o número de ciclos que a onda completa no intervalo de 1 (um) segundo. Portanto, pode ser calculada como o inverso do período: F=1/T

Comprimento de onda: é o espaço percorrido pela onda até completar um ciclo. É representado pela letra λ. Para calcularmos o comprimento da onda, basta dividirmos a  velocidade de propagação do som pelo número de ciclo que ela completou em 1 (um) segundo, ou seja, pela freqüência.

Na fórmula: λ = C / F

Amplitude: Representa a intensidade relativa do sinal e pode ser medida de diversas formas. Para nós será eletricamente o valor da tensão (“voltagem”) do sinal de áudio.

1 - amplitude eficaz (RMS) Root Mean Square

2 - amplitude de pico

3 – amplitude de pico a pico

Existem alguns formatos clássicos de onda, entre eles destacamos:

a)      Onda quadrada: contém todos os harmônicos ímpares com amplitudes proporcionais sendo que a fundamental sempre tem 100%. Assim, o terceiro deve ter um terço, o quinto um quinto, o sétimo um sétimo e assim por diante.

b)      Onda triangular: também contém todos os harmônicos impares, só que com outra configuração de amplitudes.

c)      Onda senoidal: é a única que não tem harmônicos.Por isso é chamada de onda pura.

 

d)      Onda serrote: possui todos os harmônicos pares e impares.

 

Envelope.

O envelope, juntamente com o timbre, determina o som do instrumento. O envelope de onda pode ser descrito como uma variação de volume que ocorre em um intervalo de tempo, enquanto a nota está sendo tocada e que pode variar conforme a execução.

O envelope pode ser composto de 4 (quatro) partes: attack – decay – sustain – release (ADSR)

 

Há vários fatores (acústicos e eletrônicos) que podem modificar uma onda, criando ou modificando harmônicos que, somados à onda fundamental, determinam o TIMBRE. Entre eles os mais importantes sejam:

a)      Fatores acústicos:

- o tipo de material vibrante e/ou ressonante

- a ação vibrante (tipo de vibração)

- as condições acústicas do ambiente.

b)      Fatores eletrônicos:

- tipo e quantidade de filtros

- qualidade dos amplificadores de sinal

- fidelidade de resposta dos componentes em relação aos transientes.

Isto porque eles definem justamente a qualidade, o tipo e a fase dos harmônicos que serão somados a onda fundamental.

Graficamente:

O som resultante seria a soma da onda fundamental com os harmônicos gerados. Assim, a onda resultante representaria o TIMBRE da fonte sonora.

Ressonância

Considerando-se que todo corpo possui uma massa, podemos dizer que na hipótese dele entrar em movimento oscilante é inerente a esse corpo uma freqüência de oscilação (vibração) que chamamos de Freqüência de Ressonância.

Quando um corpo entra em movimento harmônico, ele faz com que as moléculas de ar que estão a sua volta vibrem na mesma freqüência transmitindo parte de sua energia de vibração para o meio a sua volta, que por sua vez, pode transmiti-la a outro corpo. Se a Freqüência de Ressonância for a mesma para os dois corpos, poderá haver um fenômeno chamado Simpatia. Por exemplo: uma taça de cristal se quebrando apenas com o som de uma nota cantada na mesma freqüência de sua ressonância – pode ser explicado por esse fenômeno.

Numa mola, por exemplo, podemos calcular de forma simplificada a freqüência de seu movimento de oscilação através da formula:

f²= k/m

onde:

f é a freqüência com que a mola vai oscilar

k é a constante de elasticidade da mola

m é a sua massa

Movimento complexo

Quando somamos a um movimento já existente uma nova força de freqüência diferente desta, o resultado é uma somatória de movimentos criando uma resultante bastante complexa. Por outro lado, se a freqüência do novo movimento for igual a freqüência do movimento inicial, o resultado será uma ressonância infinita.

Matematicamente podemos representar esse resultado na fórmula abaixo.

A = a0 / f1² - f2²

Onde:

A é a amplitude da onda resultante

a0 é a amplitude da freqüência já existente

f1 é a freqüência do movimento inicial

f2 é a freqüência que foi adicionada.

Conclusão: o movimento que o alto falante realiza é a somatória de todas as freqüências produzidas.

Fase

A senóide é a representação gráfica de um movimento oscilante que gerou uma onda mecânica longitudinal transmitida por um meio elástico, através da compressão e descompressão de partes desse meio. Por exemplo o ar.

Fig.1

Como se trata de um movimento alternado – compressão seguida de descompressão – é possível definirmos um ciclo como um movimento completo de onda, sem que haja repetição.

Fig.2

 

Admitindo-se que o ciclo se realiza em intervalos de tempo x, e tomando-se como base a unidade de segundo, dizemos que o período da onda (T) é o tempo gasto para ela completar um Ciclo. (fig2)

A quantidade de ciclos completados pela onda dentro de um segundo é o que chamamos de freqüência.

Fig.3

Portanto: T = 1/F

Alguns exemplos: O período da onda mais grave que somos capazes de perceber (20 Hz) é de 50 ms, pois T= 1/20 = 0,05s ou 50ms.

Da mesma forma o período da onda mais aguda (20KHz) é de 0,05ms. Nos médios temos, por exemplo, o período de freqüência de 1 KHz é igual a 0,001s ou 1ms.

O importante agora é sabermos como produzir filtros acústicos. Para isso precisamos compreender os conceitos de fase e polaridade.

A polaridade pode ser analisada em relação ao primeiro movimento do ciclo da onda.

Fig.4

 

As ondas da figura 4 representam sinais idênticos. No caso C, a polaridade é inversa à do caso B que, por sua vez, é igual à do caso A.

Se somarmos a onda do caso  C com qualquer uma das outras duas, o resultado será zero (ver abaixo), pois onde uma é positiva a outra é negativa e vice-versa.

Fig.5

 

Note que só haverá o cancelamento total se as ondas forem idênticas e somadas a partir do mesmo instante, ou seja, em fase. Assim o que temos na fig.5 são duas ondas em fase, mas com polaridades opostas. A defasagem é relação direta do tempo. Só há defasagem se houver atraso de tempo.

Exemplo: as ondas da figura abaixo estão defasadas, pois não começam no mesmo instante, e conseqüentemente, seus picos e vales não coincidem.

Fig.6

Para compreendermos melhor, vejamos a equação que calcula o desvio de fase:

Ø = t . f . 360º,  onde:

Ø = desvio de fase

t = variação de tempo ou defasagem

f = freqüência

Como estamos tratando de funções senoidais, é conveniente transformarmos o atraso de tempo em ângulo de defasagem para compreendermos melhor a interação de fases.

Fig.7

 

Na figura acima marcamos a onda senoidal com os pontos correspondentes aos principais ângulos de defasagem.

Agora vejamos o que acontecerá com a somatória das amplitudes em cada ângulo. Admita que cada onda, representada nos gráficos a seguir, tem a amplitude original igual a 1 (uma) unidade, que representaremos com a letra U.

Fig.8

 

Quando somamos duas ondas idênticas de amplitude igual a 1U, em fase, ou com defasagem de 360º, o resultado será uma somatória total, com a amplitude resultante igual a 2U. (ver fig.8).

Fig.9

 

Quando somamos duas ondas idênticas de amplitude igual a 1U, com desvios de fase de 90º ou 270º, o resultado será uma somatória parcial, com aplitude resultande igual a 1,414U. (ver fig.9).

Fig.10

 

E quando somamos duas ondas idênticas de amplitude igual a 1U, com desvios de fase de 120º ou 240º, o resultado será o cancelamento parcial, com amplitude resultante igual a 1U. (ver fig.10)

Fig.11

 

Mas quando somamos dias ondas idênticas de amplitude igual a 1U, com desvio de fase de 180º, o resultado será um cancelamento total, com amplitude resultante igual a zero. (ver fig.11).

Se compreendermos esses conceitos, podemos usar a fase como filtro acústico. Quando você precisar eliminar totalmente uma freqüência, basta usar o cancelamento provocado pela defasagem de 180º. Se deseja apenas atenuá-la, diminua a intensidade de um dos sinais ao somá-los. A vantagem que existe em usarmos a defasagem para equalizar é que não introduzimos ruído ou distorção ao sistema. Além disso, um filtro “notch” acústico pode ser tão eficiente quanto o eletrônico.

Um grande aliado nesses casos é o processamento digital. Um processador com amostragem de 44.1 KHz é capaz de executar uma tarefa a cada 22,68µs. Esse tempo corresponde a aproximadamente metade do período da onda de 20Khz e poderia, portanto, provocar uma defasagem de 180º nessa onda, caso o atraso fosse de um sample (uma amostra). Para maior precisão e controle dessa defasagem, a opção é arranjar um processador com um clock superior a 44.1 KHz. Por exemplo: com 48 KHz 1 sample corresponderia a 20,83µs. Já em 88.22 KHz a menor variação seria de 11,34µs e com 96 KHz de amostragem, a menor defasagem poderia ser de 10,42 µs.

Eletricidade

1ª Lei de OHM

U=R.I          Derivações                  P=U²       I= U

P=U.I         das formulas                      R           R

                                                       

                                                         P=R.I²      R= U

                                                                              I

R=   L . p        onde   L é o comprimento de fio

          S                      p é a constante de resistividade do fio

                                  S é a área da secção do fio.

Conceitos

 

1. Tensão Elétrica é a diferença de Potencial (DDP) entre dois pólos.
2. Intensidade de Corrente é q quantidade de (eletros) cargas que passam num condutor (semicondutor) num determinado espaço de tempo.
3. Resistência Elétrica é a dificuldade imposta a passagem dos elétrons
4. Potência é a quantidade de energia gasta para realizar um trabalho. (máxima potência RMS suportada pela bobina, utilizando como referência o ruído rosa.)

Conceitos

Ligação em Série

It = I1 = 12 = ...In
Ut = U1 + U2 + Un
Req = R1 + R2 + Rn
Pt = P1 + P2 ... Pn

Ligação em Paralelo

Ut = U1 = U2 = ...Un
It = I1 + I2 + ...In
Pt = P1 + P2 + ...Pn
  1  =    1  +     1  + ...   1 
Req    R1      R2          Rn
                ou
Req-¹ = R1-¹ + R2-¹ + ...Rn-¹

Filtros & Equalizadores

Princípio de Funcionamento: Filtrar e/ou equalizar, consiste em se alterar as características de amplitude (magnitude) e/ou fase de um sinal.

Freqüência de Corte – fc: é normalmente obtida no ponto de atenuação de 3 dB na amplitude e determina o limite da transição entre o sinal original e o sinal alterado (filtrado)

Tipos de filtros mais comuns:

1-     HPF = High Pass Filter = Filtro Passa Altas: Também pode ser chamado de LC = Low CUT.

 

2-     LPF = Low Pass Filter = Filtro Passa Baixas: Também pode ser chamado de HC = High CUT

  
 

3-     BPF = Band Pass Filter = Filtro Passa Faixa: obtido a partir da associação de um HPF com um LPF.

 

4-     APF = All Pass Filter = Filtro Passa Tudo: varia apenas a fase do sinal; não mexe com a amplitude.

  5-     Shelving = filtro em forma de tábua: produz a mesma variação de amplitude para as freqüências alteradas a partir de fc (freqüência de corte).

1-     Peaking = Filtro de pico: é um dos filtros mais usados na maioria dos equalizadores; a frequencia central (onde o filtro é cintonizado) é a que sofre maior alteração de amplitude. Tem o maior número de possibilidades de alteração de suas características, podendo variar em amplitude, largura de banda (BW) e freqüência. Em alguns equipamentos poderemos ter ao invés de BW a letra Q, representando o fator de qualidade também conhecido como fator de mérito do filtro.

TIPOS DE FILTRO PARA CROSSOVER (HPF/LPF)

BUTTERWORTH

Esse filtro é derivado de uma equação matemática mais simples, normalmente de 2ª ordem. Sua Grande preocupação é manter a resposta plana até a freqüência de corte

O Slope é de ganho constante e, por esse motivo, é um bom dispositivo para proteção dos alto falantes.

Possui a freqüência de corte no ponto de -3 dB, o que acarreta um ganho de +3 dB na transição entre os filtros LPF e HPF. Ocorre, também, uma inversão de fase (polaridade) na saída da alta freqüência.

BESSEL

 

Por não concordar com os problemas gerados pela equação de Butterworth (principalmente o problema de fase), criou-se outro filtro onde a fase é constante.

Não houve preocupação em se ter a resposta plana (Amplitude x Freqüência), tanto que há um decaimento suave, mesmo após a freqüência de corte.

É um filtro que soa muito bem e tem boa resposta de transientes.

LINKWITZ-RILEY

Russ Riley and Siegfried Linkwitz

Criado basicamente para resolver problemas de grandes sonorizações, esse filtro conseguiu aliar a fase constante de Bessel com a amplitude constante de Butterworth.

A idéia nasceu de um filtro de 4ª ordem, que associava dois Butterworth de 2ª ordem. Com isso a freqüência de corte passou para o ponto de -6 dB, gerando uma resposta plana na transição entre os componentes.

É o mais usado em sistemas de sonorização que trabalham com grande quantidade de potência por muito tempo.

CHEB-CHEV

É um filtro muito usado em telecomunicações e caracteriza-se por gerar uma ênfase antes da freqüência de corte (principalmente no caso do LPF).

Alguns equalizadores analógicos de masterização usam esse filtro para reforçar o final dos graves antes do corte.

Registro Grupo Serenô - Sambas e Afins

Registro do show do Grupo Serenô no dia 19 de fevereiro de 2011, na Sociedade 13 de Maio, casa em que o grupo se apresenta todos os sábados.

O grupo nasceu no ano de 2007 na cidade de Curitiba-PR. A 3 anos o Serenô Samba faz um trabalho delicado de pesquisa e interpretação do samba nas suas variadas formas.
Formado por Roseane Santos (voz e percussão), Eduardo Gomide (voz e violão), Gustavo Proença (voz e percussão), Fernando Lobo (voz e percussão), Raphael Araújo (percussão), Manchinha (gaita ponto) e Marco Filgueiras (cavaco).
Técnico Luigi Castel
Gravação Rafael Ribeiro

Sistema:
P.A Line D.A.S. Variant 112, Sub Nolf 2X18
CrossOver DBX Drive Rack PA
Monitores Antera e Mackie thump
Side Celestion
Mesa Yamaha 01V-96
Equalizadores: Techvox e Yamaha
Gravação: Sinal L/R main mix (pós fader) 

Confira o resultado:

Serenô 01 by Rafael Recording

Serenô 02 by Rafael Recording

Registro Marcel Powell e Daniel Migliavacca

Daniel Migliavacca e Marcel Powell

Registro do show do violonista e compositor Marcel Powell e Daniel Migliavacca, jovens que exploram seus instrumentos dentro das mais variadas possibilidades por meio de interpretações vigorosas e cheias de improvisos onde a técnica está a serviço da música, contou com "canjas" de artistas como Glauco Solter (baixo) e Alexandre Ribeiro (clarinete) .O evento ocorreu no Original Beto Batata no bairro do Alto da XV em Curitiba, no dia 28/01/2011, dando continuidade às apresentações do circuito Off da 29ª Oficina de Música de Curitiba. Beto Batata espaço que já foi palco também para Marco Lobo e Trio Elf como postado anteriormente.
No dia em questão não pude estar presente durante o show, fiz apenas a ligação do sistema de gravação "apenas para registro".

O sistema utilizado:
Caixas amplificadas Mackie Thump TH15A P.A e monitor
Mesa Yamaha 01v96
Sinal L/R da mesa para MacBook com placa USB Behringer.
Gravação efetuada no Logic8

Confira:
Marcel Powell 01 by Rafael Recording

Marcel Powell 02 by Rafael Recording

Marcel Powell 03 by Rafael Recording

Marcel Powell 04 by Rafael Recording

Rincon Sapiência - Elegância ao vivo na Black Moon

Processador de Dinâmica (Compressor)

Compressão

Compressor Analógico

Compressão da Gama Dinâmica: também chamado de DRC (do inglês dynamic range compression), ou simplesmente compressão, é um processo que ajusta o nível de um sinal gerado por uma fonte sonora. A compressão pode ser utilizada sobre uma gravação, ao vivo em uma sonorização, ou em radiodifusão para controlar o volume de áudio. O dispositivo utilizado para aplicar esse efeito é chamado compressor e pode ser analógico ou digital.

A manutenção do nível de sinal dentro de limites estabelecidos provoca uma diminuição da varição entre os picos e vales da onda sonora, consequentemente reduzindo a intensidade das alterações de dinâmica. O uso desse efeito pode evitar altos níveis de sinal indesejados ou ruídos em baixos niveis de sinal, proporcionando um maior controle de amplitude.

Seu uso pode ser feito também a fim de obter deliberadamente a distorção do som original, a partir da manutenção de niveis elevados de sinal.

O compressor nada mais é do que um botão de "volume", cujos principais parâmetros são:


Threshold: Ponto de referência de amplitude do sinal, a partir do qual o compressor deverá atuar.

Ratio: Correspode à taxa de compressão. Indica uma relação de atenuação da amplitude do sinal. Todo o sinal que ultrapassar o ponto do Threshold, deverá ser atenuado conforme a taxa escolhida. Ex: (2:1/ 3:1/ 4:1/ ∞:1)
Na taxa de  ∞:1 o compressor se torna um Limiter. 

Attack: Tempo que demora para o compressor abaixar a amplitude estabelecida.

Release: tempo gasto para que o compressor retorne com a amplitude ao nível original (sem atenuação)

Modos de Compressão (Hard Knee, Soft Knee)

O Knee controla a curva da curva de resposta, que é um ângulo agudo ou tem uma borda arredondada. O modo Soft Knee lentamente aumenta a taxa de compressão, como o nível aumenta e eventualment

Soft Knee: uma solução simples para o problema causado pela mudança brusca de ganho quando o sinal atravessa o limiar. Como o problema é causado pelo fato de que a mudança repentina de ganho é porque o "Knee" na curva de resposta é uma curva fechada, a solução é suavizar a curva fechada em uma curva gradual. Esta resposta é chamada de soft knee  por razões óbvias, como pode ser visto nas figuras abaixo.

Compressão Soft Knee

Compressão Soft e Hard Knee

Tipos de Compressão Peak ou RMS

No modo PEAK os controles de attack e release ficam disponíveis ao usuário. Já no modo RMS, o compressor atua com tempos "médios" geralmente definidos pelo circuito montado pelo fabricante. É extremamente importante que para um bom aprendizado voce trabalhe sempre no modo PEAK, assim poderá compreender os resultados da compressão cada vez que alterar algum dos parâmetros.

G.R. Meter
Gain Reduction Meter. Indica a quantidade de atenuação do sinal medido em dB.

Sidechain
É uma entrada alternativa que alguns compressores podem ter. Possibilita o controle da compressão a partir de um sinal externo. O sinal que entra pelo sidechain serce apenas para disparar a compressão do que está conectado ao input do aparelho.